月份：2019年4月

鼠笼式异步电动机降压起动方法控制电路比较

鼠笼式异步电动机降压起动的方法有定子绕组串电阻(或电抗)降压启动、星形一三角形降压启动、自藕变压器降压启动和使用软起动器等。

定子绕组串接电阻降压启动由于电阻上有热能损耗，如用电抗器则体积、成本又较大，因此该方法很少用。

自耦变压器降压启动的方法的特点:自耦变压器降压启动优点是可以按允许的启动电流和所需的启动转矩来选择自藕变压器的不同抽头实现降压启动，而且不论电动机的定子绕组采用Y或△接法都可以使用。缺点是设备体积大，投资较贵。

星形一三角形降压启动的最大优点是设备简单，价格低，因而获得较广泛的应用。缺点是只用于正常运行时为△接法，降压比固定，有时不能满足启动要求。

高速计数模块——三菱FX系列的特殊功能模块5

PLC中普通的计数器由于受到扫描周期的限制，其最高的工作频率不高，一般仅有几十KHZ，而在工业应用中有时超过这个工作频率。高速计数模块就是为了满足这一要求，它可达到对几十K以上，甚至MHZ的脉冲计数。FX2N内部设有高速计数器，系统还配有FX2N-1HC高速计数器模块，可作为2相50KHZ一通道的高速计数，通过PLC的指令或外部输入可进行计数器的复位或启动，其技术指标如表1所示。

表1 FX2N-1HC高速计数器模块技术指标

项目

描述

信号等级

5V12V和24V依赖于连接端子。线驱动器输出型连接到5V端子上

频率

单相单输入：不超过50KHZ

单相双输入：每个不超过50KHZ

双相双输入：不超过50KHZ（1倍数）；不超过25KHZ（2倍数）；

不超过12.5KHZ（4倍数）

计数器范围

32位二进制计数器：-2147483648至+2147483647

16位二进制计数器；0至65535

计数方式

自动时向上/向下（单相双输入或双相双输入）；当工作在单相单输入方式时，向上/向下由一个PLC或外部输入端子确定。

比较类型

YH:直接输出，通过硬件比较器处理。

YS：软件比较器处理后输出，最大延迟时间300ms。

输出类型

NPN开路输出2点5到24V直流每点0.5A

辅助功能

可以通过PLC的参数来设置模式和比较结果。

可以监测当前值、比较结果和误差状态。

占用的I/O点数

这个块占用8输入或输出点（输入或输出均可）

基本单元提供的电源

5V、90mA直流（主单元提供的内部电源或电源扩展单元）

适用的控制器

FX1N/FX2N/FX2NC（需要FX2NC－CNV－IF）

尺寸（宽）×（厚）×（高）

55×87×90mm（2.71×3.43×3.54英寸）

质量（重量）

0．3Kg（0.66Ibs）

高速处理指令（FNC50～FNC59）

1．和输入输出有关的指令

（1）输入输出刷新指令REF

REF(P)指令的编号为FNC50。FX系列PLC采用集中输入输出的方式。如果需要最新的输入信息以及希望立即输出结果则必须使用该指令。如图3-60所示，当X0接通时，X10～X17共8点将被刷新；当X1接通时，则Y0～Y7、Y10～Y17、共16点输出将被刷新。

图3-60输入输出刷新指令的使用

使用REF指令时应注意：

1）目标操作数为元件编号个位为0的X和Y，n应为8的整倍数。

2）指令只要进行16位运算，占5个程序步。

（2）滤波调整指令REFF

REFF(P)指令的编号为FNC51。在FX系列PLC中X0～X17使用了数字滤波器，用REFF指令可调节其滤波时间，范围为0～60ms（实际上由于输入端有RL滤波，所以最小滤波时间为50μs）。如图3-61所示，当X0接通时，执行REFF指令，滤波时间常数被设定为1ms。

图3-61滤波调整指令说明

使用REFF指令时应注意：

1）REFF为16位运算指令，占7个程序步。

2）当X0～X7用作高速计数输入时或使用FNC56速度检测指令以及中断输入时，输入滤波器的滤波时间自动设置为50ms。

（3）矩阵输入指令MTR

MTR指令的编号为FNC52。利用MTR可以构成连续排列的8点输入与n点输出组成的8列n行的输入矩阵。如图3-62所示，由[S]指定的输入X0～X7共8点与n点输出Y0、Y1、Y2（n=3）组成一个输入矩阵。PLC在运行时执行MTR指令，当Y0为ON时，读入第一行的输入数据，存入M30～M37中；Y1为ON时读入第二行的输入状态，存入M40～M47。其余类推，反复执行。

图3-62矩阵输入指令的使用

使用MTR指令时应注意：

1）源操作数[S]是元件编号个位为0的X，目标操作数[D1]是元件编号个位为0的Y，目标操作数[D2]是元件编号个位为0的Y、M和S，n的取值范围是2～8。

2）考虑到输入滤波应答延迟为10ms，对于每一个输出按20ms顺序中断，立即执行。

3）利用本指令通过8点晶体管输出获得64点输入，但读一次64点输入所许时间为20ms×8=160ms，不适应高速输入操作。

4）该指令只有16位运算，占9个程序步。

2．高速计数器指令

（1）高速计数器置位指令HSCS

DHSCS指令的编号为FNC53。它应用于高速计数器的置位，使计数器的当前值达到预置值时，计数器的输出触点立即动作。它采用了中断方式使置位和输出立即执行而与扫描周期无关。如图3-63所示，[S1.]为设定值（100），当高速计数器C255的当前值由99变100或由101变为100时，Y0都将立即置1。

图3-63高速计数器指令的使用

（2）高速计速器比较复位指令HSCR

DHSCR指令的编号为FNC54。如图3-63所示，C254的当前值由199变为200或由201变为200时，则用中断的方式使Y10立即复位。

使用HSCS和HSCR时应注意：

1）源操作数[S1.]可取所有数据类型，[S2.]为C235～C255，目标操作数可取Y、M和S。

2）只有32位运算，占13个程序步。

（3）高速计速器区间比较指令HSZ

DHSZ指令的编号为FNC55。如图3-63所示，目标操作数为Y20、Y21和Y22。如果C251的当前值K1200时，Y22为ON。

使用高速计速器区间比较指令时应注意：

1）操作数[S1.]、[S2.]可取所有数据类型，[S .]为C235～C255，目标操作数[D.]可取Y、M、S。

2）指令为32位操作，占17个程序步。

2．速度检测指令

速度检测指令SPD的编号为FNC56。它的功能是用来检测给定时间内从编码器输入的脉冲个数，并计算出速度。如图4-64所示，[D.

]占三个目标元件。当X12为ON时，用D1对X0的输入上升沿计数，100ms后计数结果送入D0，D1复位，D1重新开始对X0计数。D2在计数结束后计算剩余时间。

图4-64速度检测指令的使用

使用速度检测指令时应注意：

1）[S1.]为X0～X5，[S2.]可取所有的数据类型，[D.]可以是T、C、D、V和Z。

2）指令只有16位操作，占7个程序步。

3．脉冲输出指令

脉冲输出指令(D)PLSY的编号为FNC57。它用来产生指定数量的脉冲。如图3-65所示，[S1.]用来指定脉冲频率（2～20000Hz），[S2.]指定脉冲的个数（16位指令的范围为1～32767，

32位指令则为1～2147483647）。如果指定脉冲数为0，则产生无穷多个脉冲。[D

.]用来指定脉冲输出元件号。脉冲的占空比为50%，脉冲以中断方式输出。指定脉冲输出完后，完成标志M8029置1。X10由ON变为OFF时，M8029复位，停止输出脉冲。若X10再次变为ON则脉冲从头开始输出。

图3-65脉冲输出指令的使用

使用脉冲输出指令时应注意：

1）[S1.]、[S2.]可取所有的数据类型，[D.]为Y1和Y2。

2）该指令可进行16和32位操作，分别占用7个和13个程序步。

3）本指令在程序中只能使用一次。

5．脉宽调制指令

脉宽调制指令PWM的编号为FNC58。它的功能是用来产生指定脉冲宽度和周期的脉冲串。如图3-66所示，[S1.]用来指定脉冲的宽度，[S2.]用来指定脉冲的周期，[D.]用来指定输出脉冲的元件号（Y0或Y1），输出的ON/OFF状态由中断方式控制。

图3-66脉宽调制指令的使用

使用脉宽调制指令时应注意：

1）操作数的类型与PLSY相同；该指令只有16位操作，需7个程序步。

2）[S1.]应小于[S2.]。

6．可调速脉冲输出指令

飞锯PLC控制系统实验系统构成

一、实验目的

用PLC构成飞锯自控系统。

二、实验设备

YX-80系列PLC实训装置，

FX-20P手持编程器，或个人计算机(WINDOW ), SC-09编程线缆、FX-PCS/WIN编程环境

自控飞锯实验板

连接导线一套。

自控飞锯实验板的板的输入输出端子为特殊设计的端子，其功能为，当输出端M1为ON时，BV自动产生脉冲信号，模拟测量电动机转速的光码盘信号。当SQ1给出信号(发光管亮)表示允许飞锯切割钢管，SQS发光管亮表示飞锯完成了钢管的切割，飞锯抬起。SQ2发光管亮表示钢管的夹具可松夹，SQ3发光管亮表示小车可返回，液压阀SYA作用(发光管亮)使小车返回。SQ4亮表示小车没有返回，系统出现故障给出报警信号，即对应的报警发光管亮，整个系统出现停止状态。故障排除后，重新启动系统时，必须先按复位按钮，使电路从锁住状态恢复恢复正常状态。电磁阀4YA发光亮表示夹具紧钢管，3YA发光管亮表示夹具松夹，电磁阀lYA发光管亮表示下锯，2YA发光管亮表示飞锯抬起。电动机M1发光管亮表示送入钢管，电动机M2发光管亮表示飞锯旋转运行。

三、实验内容

1、控制要求

(1)初始状态

电动机M1和M2为OFF，电磁阀3YA和4YA为OFF,夹具处于松开状态，lYA和2YA为OFF，飞锯处于抬起状态，液压阀SYA为OFF,小车处于原始位置。

(2)启动操作

按下启动按钮，开始下列操作:

①电动机M2运转后M1运转，即飞锯旋转后再送入钢管。

②当钢管长度达到预定要求时(例如6m)，电磁阀4YA为ON，夹具夹紧钢管，带动小车和飞锯一起向前运行。

③当小车运行到SQ1位置时，SQ1为ON，电磁阀lYA为OFF，下锯切割钢管，完成钢管切割时，SQS为ONo

④当小车到达SQ2位置时，SQ2为ON，同时lYA为OFF, 2YA为ON飞锯抬起，随后2YA为OFF o

⑤当到达SQ3的位置时， SQ3为ON，同时电磁阀4YA为OFF,

3YA为ON夹具松开。同时液压阀SYA为ON使小车返回到原来位置，随后3YA, SYA又恢复为OFF。

⑥如果小车没有返回继续向前运行，当到达SQ4位置时，SQ4为ON，表示系统出现故障发报出报警信号，同时整个系统停止在当前状态下。

⑦如果不是按着上述控制要求运行，都要发出报警信号停止运行。例如3YA,4YA同时为ON, 4YA, SYA同时为ON, S04为ON等。

(3)停止操作

按下停止键后，所有的输出均匀为OFF，停止操作。

3 、 I/O口分配表;

3、根据上述控制要求，编制系统控制程序，调试并运行程序

四、编程练习

根据下面的两种控制要求分别编制自控飞锯系统的控制程序，并上机调试运行。

①控制要求同1、但增加每月切割钢管数的统计功能。

②采用2位拨码器输入，作为由外部设定钢管长度和数量进行切割。

③根据钢管传送的速度修正电磁阀4YA为ON的动作时刻，确保切割钢管长度的精度，编制程序。

顺序控制器的种类及变迁(从继电器到可编程控制器和专用单片机系统)

优点

缺点

继电器控制

用于小规模、简单控制时价格低

抗干扰能力强

需要动作确认

控制内容修改困难

PLC控制

可编程控制器

适于小～大规模、高性能、通用性好

程序修改简便

快速投入使用

大量生产时与专用控制器相比价格较高

专用电路

单片机等

大量生产时价格低

需要开发时间和技术

程序修改困难

顺序控制与多地控制线路举例说明

１．顺序控制线路

（１）主电路实现顺序控制

图1 为主电路实现电动机顺序控制的线路，其特点是， M2 的主 电路接在 KM1主触头的下面。电动机 M1 和 M2 分别通过接触器 KM1

和 KM2 来控制， KM2 的主触头接在 K M1 主触头的下面，这就保证了当 KM1 主触头闭合， M1 起动后， M2

才能起动。线路的工作原理为：按下 SB1 ， KM1 线圈得电吸合并自锁， M1 起动，此后，按下 SB2 ， KM2 才能吸合并自锁，

M2 起动。停止时，按下 SB3 ， KM1 、 KM2 断电， M1 、 M2 同时停转。

（ 2）控制电路实现顺序控制

图2为几种在控制电路实现电动机顺序控制的电路。

图2 （ a ）所示控制线路的特点是： KM2 的线圈接在 KM1 自锁触头后面，这就保证了 M1 起动后， M2

才能起动的顺序控制要求。图2（ b）所示控制电路的特点是：在 KM2 的线圈回路中串接了 KM1 的常开触头。显然， KM1

不吸合，即使按下 SB2 ， KM2 也不能吸合，这就保证了只有 M1 电机起动后， M2 电机才能起动。停止按钮 SB3

控制两台电动机同时停止，停止按钮 SB4 控制 M2 电动机的单独停止。图2 （ c ）所示控制电路的特点是：在图2（ b ）中的 SB3

按钮两端并联了 KM2 的常开触头，从而实现了 M1 起动后， M2 才能起动，而 M2 停止后， M1 才能停止的控制要求，即 M1 、

M2 是顺序起动，逆序停止。

２．多地控制线路

能在两地或多地控制同一台电动机的控制方式叫电动机的多地控制。

图3 为两地控制的控制线路。其中 SB1 、 SB3 为安装在甲地的起动按钮和停止按钮， SB2 、 SB4

顺序控制PLC控制系统和顺序功能图

1.顺序控制系统

对于流程作业的自动化控制系统而言，一般都包含若干个状态（也就是工序），当条件满足时，系统能够从一种状态转移到另一种状态，我们把这种控制叫做顺序控制。对应的系统则称为顺序控制系统或流程控制系统。

典型顺序控制系统

2.顺序功能图

针对顺序控制要求，PLC提供了顺序功能图（SFC）语言支持。顺序功能图又称状态转移图，由一系列状态（用S表示）组成。系统提供S0—S999共1000个状态供编程使用，其中：

S0—S9：初始状态专用

S10—S19：原点复位用

S20—S499：一般用

S500—S899：停电保持用

S900—S999：报警用

以红绿灯控制为例，其对应的顺序功能图如下图所示。

顺序功能流程图程序设计的特点举例说明

顺序功能流程图（Sepuential Function

Chart）程序设计是近年来发展起来的一种程序设计。采用顺序功能流程图的描述，控制系统被分为若干个子系统，从功能入手，使系统的操作具有明确的含义，便于设计人员和操作人员设计思想的沟通，便于程序的分工设计和检查调试。顺序功能流程图的主要元素是步、转移、转移条件和动作。如图1所示。顺序功能流程图程序设计的特点是：

（1）以功能为主线，条理清楚，便于对程序操作的理解和沟通；

（2）对大型的程序，可分工设计，采用较为灵活的程序结构，可节省程序设计时间和调试时间；

（3）常用于系统的规模校大，程序关系较复杂的场合；

（4）只有在活动步的命令和操作被执行后，才对活动步后的转换进行扫描，因此，整个程序的扫描时间要大大缩短。

顺序功能图与顺序控制设计法

如果一个控制系统可以分解成几个独立的控制动作或工序，且这些动作或工序必须严格按照一定的先后次序执行才能保证生产的正常进行，这样的控制系统称为顺序控制系统。其控制总是一步一步按顺序进行。顺序功能图SFC(Sequential

Function

Chart)就是描述控制系统的控制过程、功能及特性的一种图形。顺序功能图的三要素是步、转换条件与动作。初始步用双线框表示，一般步用矩形框表示，矩形框中用数字表示步的编号。转换条件用短划线表示，在旁边可用文字标注。动作用矩形框表示，矩形框可用文字或符号表示,如图9-9（a）所示。

一个顺序控制过程可分为若干个阶段，这些阶段称为步（Step）或状态，可用辅助继电器M和状态继电器S表示。每个步都有不同的动作（但初始步有可能没有动作）。当相邻两步之间的转换条件满足时，就将实现步与步之间的转换，即上一个步的动作结束而下一个步的动作开始。步与步之间实现转换应该同时满足两个条件：前级步必须是活动步，对应的转换条件成立。

我们常用顺序功能图来描述这种顺序控制过程。在图9-9（a）所示。在图中，M0为初始步，M0、M1为两个不同的步，M8002、X0、X1的动合触点分别为它们的转换条件。当PLC运行时，M8002瞬间接通，M0成为活动步，Y0接通。X0闭合时，步由M0转换到M1，即Y1接通，M0成为不活动步，M1成为活动步。X1闭合时，步由M1转换到M0，M1成为不活动步，M0成为活动步。顺序控制设计法就是根据系统的工艺过程绘出顺序功能图，再根据顺序功能图设计出梯形图的方法。它是一种先进的设计方法，很容易被用户所接受，程序的调试修改及阅读都很容易，设计周期短，设计效率高。

音量可调控门铃PLC控制系统设计PLSY

通过升高或降低驱动门铃的输出脉冲频率，房屋主人可以改变门铃的音高。

在“铃音”面板上的两个按“可使驱动门铃的脉冲输出的数目增加或减少。从而改变门铃BL1“音乐”的音高或音调。

输出脉冲频率能在-32768到327687之间变化。当按下适当的按妞时，频率就改变。变化量与按下的时间和程序扫描时间成比例。

脉冲频率的这种变化通过增大或减小数据寄存器的值来完成，本例中的寄存器为D001。实现方法是:连接输入X002

(PB2)到INC指令，输入X003 (PB2)到DEC指令，程序每次扫描时，这些指令使数据寄存器的内容加1或减1。